西门子SGT5-4000F型燃机国内首次大修概述

郑州燃气发电有限公司 赵刚

0　引言

郑州燃气发电有限公司#1机组于2007年1月4日通过168小时试运行，2007年9月1日正式投入商业化运行，累计运行已超过9年。期间历经了10次燃烧室检查，并于2011年7月份进行了首次B级检修，对燃机热通道部件进行了检查与更换。

至2016年9月份，燃机当量运行小时数预计达到50000EOH，需对燃气轮机进行大修，更换燃机热通道部件。本次大修是国内同类型燃气机组的首次大修。

根据《发电企业设备检修导则》、《中国电力投资集团公司发电设备检修管理制度》要求及公司2016年年度检修计划安排， #1机组A级检修时间为2016年9月22日～11月29日，总工期为69天。实际检修时间为2016年9月30日～12月10日，实际工期为71天。

1　大修准备工作

1.1　大修前期的准备

2015年元月份开始与德国西门子密切沟通，西门子不间断派专业人员与我公司沟通大修准备工作。共发起30多次协调会议，涵盖了：首次实施国内西门子F级燃机转子解体检修和垂直拆卸及安装；细化工期、项目确定、备品备件、工具及人员安排、专业技术培训、检修策划书、检修文件包的编制等专项会议，同时兼顾外委项目、技术监督项目、重大非标项目，停机前进行修前性能试验。

1.2　修前设备存在的主要问题

最高负荷时氮氧化物排放值约50毫克/立方米，高于国标要求的50毫克/立方米的标准。

燃机24支燃烧器固定支架存在固定不牢固振动情况，导致点火电极和陶瓷套管多次运行中断裂。

#1燃机#1轴瓦内油挡自机组2007年投运时，就存在运行中漏油结焦情况，内油挡结焦后造成油挡下部疏油孔干结堵死，往复恶性循环，最终使转子与油挡内部形成焦块碰磨，导致转子运行中振动较大，机组在启动时瓦振值达到了10mm/s，接近机组跳闸规定值，严重影响机组安全运行。

#1轴瓦在燃机点火启动时振动（瓦振）较大。

1.3　大修项目的制定

大修项目的制定以西门子为主，我公司燃机专业根据设备维护状态进行增益。

一是根据西门子提供的燃机检修项目来设置标准项目。

二是结合燃机重大技改项目、非标项目制定详细的项目计划。

三是根据修前诊断结果检修中需要消除的设备存在的缺陷、隐患来增减项目。

为彻底消除设备隐患，提升机组性能，通过修前诊断深入分析机组设备状况，确定检修标准项目94个、非标项目32个、技改项目16个、技术监督项目21个、其它项目22项。

重大技改项目有：新型CAR燃烧室改造、压气机涂层改造、燃烧动态自动调整改造ASMC、燃烧器低NOx排放改造、压气机进口可转导叶升级等16项改造项目，实施后大幅提升了机组性能，经济运行水平显著提升。

大修项目分类、细化。大修项目一般分为标准项目、非标项目、重大非标项目、技术改造项目、技术监督项目等，将大修所有工作列入项目计划不能出现漏项，而且项目计划必须完整，包括项目名称、数量、工时、需要的备件数量、是否三级验收、负责人等都要列入计划，使各级检修人员一目了然。

1.4　根据项目确定需要的备件

大修备件分为西门子LTP合同范围内备件和我公司自行购买两大类。检修项目确定后，西门子长维合同内部分由西门子准备，合同外的根据项目内的具体检修设备状况，我公司确定需要的备品提前3个月以上时间采购，以免因为备件到货延迟而耽误工期。

1.5　质量监督计划

根据制定的检修项目确定如何保证保质保量完成的监督计划。通过招标确立监理队伍，将检修质量管理、技术监督、25项重点要求融入整个检修过程。

1.6　确立工程进度

燃机大修工期进度以西门子的编制为主，由西门子给出具体的检修项目工期、进度，锅炉、汽轮机、电气、热工专业根据燃机的检修工期进度进行安排，避免与燃机起吊项目冲突，引起行车使用问题。根据燃机检修主网络图制定出其他专业进度网络图，在最后阶段安排冷态、热态、整套启动试验时间。

1.7　组织编写检修策划书、文件包

首先编制燃机检修总体策划书将专业策划章节细化，将概述、标准项目、非标项目、重大非标项目、技改项目、转子解体、叶片检修、冷热态调整、整体启动、重大试验分章节编制，责任细化到人。

1.8　人员组织安排

由于转子解体、燃烧室检修需要在场外进行，因此做好场内外技术人员的分工格外重要。西门子为了保证工期整个检修工作分为两班制（白班、夜班）。

2　大修过程管理

2.1　工作票的办理

工作开始前必须办理工作票，做好安全技术措施方可开工。每个公司大修开始前都有约定成熟的开票方式，有的采用整个专业开一张大票，有的采用按照设备所属系统开票，我公司根据项目来开票，西门子专家和本地参加检修人员根据非标项目、重大非标、技改项目单独开具工作票，试运工作票分系统开具、冷热态调试单独一张、燃机燃烧调整和性能试验单独开具。

2.2　重点检修项目

2.2.1　此次大修进行的主要检修工作内容

对燃机转子解体检修，第一至第15级压气机动、静叶片进行喷涂新的涂层，并对压气机第六级动叶片全部进行更换新件；

燃机透平第一、第二、第三级、第四级动叶更换，第一、第二、第三级静叶更换工作；

燃烧室全部进行新型陶瓷隔热瓦更换工作，是隔热瓦加厚，并在隔热瓦的卡箍处增加冷却风孔，使陶瓷隔热瓦的卡箍冷却更加良好，以适应第二个大修期内燃烧室小修周期8300EOH的要求(第一个大修期燃烧室小修周期4000EOH)。

2.2.2　对燃机进行技术改造工作

一是燃烧系统改造及燃机24支燃烧器固定支架加固更换。通过加固点火电极和陶瓷套管，配备新型燃烧器支架，优化支撑方式。另外，还对燃烧室区域内外缸进行机加工，增加并改善冷却气体通道，对燃烧室内缸减小冷却孔直径，使用于燃烧室的冷却气流量较小，从而增加参与燃烧的空气量相对增加，重新分布冷却气流，对燃烧室轮缘和法兰改造。

二是压气机隔板封槽道及静叶持环改造。

通过对压气机部分隔板风槽和静叶持环根部固定环进行改造，减少其振动，延长压气机各部件的寿命，使压气机1-5级封隔板槽装配间隙减小，减小压气机10-15级隔板封槽装配间隙；加固压气机7-9级静叶持环根部固定环等措施，减小压气机的封严隔板槽的装配间隙，从而防止振动；降低压气机静叶持环在运行中的的轴向压力，延长压气机设备的使用寿命。

三是对压机机IGV调节部件改造。

通过更换新型的压气机进气导叶（IGV）调节加强导轨和推力轴承，并增加一套热控IGV传感器测量装置，使压机机IGV信号来源取样变为三取二逻辑，提高IGV控制的准确性和可靠性，使得压气机IGV调节机构各部套进行优化，使压气机进气导叶在运行中能够精确调整，增加设备部件使用寿命，防止压气机安全事件的发生。

另外，新型的IGV调节装置从结构方面进行了加强，从材料方面使用了最新的研究材料，因而在耐磨、强度上都得到了很大改善，保证了压气机长久可靠并安全的运行。

四是压机机端支持轴承改造。

通过对轴承乌金面的厚度减薄，和增加下瓦钨金面的宽度，使新的轴承下瓦轴向宽度比原来的增加了20mm，并且对轴承内壳上半部分也进行改进，增加了油楔槽，使润滑油形成一个冷却通道进行一定程度的冷却，降低了压气机支持轴承回油温度，机组启动后验证，该轴瓦回油温度降低约10℃。

燃机动平衡工作先后共进行了10天6次配重工作，分别在压气机透平入口、压气机透平第10级、燃机透平第4级透平动叶后以及压气机短轴处进行了配重工作。此次配重重量较多，但最终配重后，压气机轴承的轴振值在机组启动时最大仍达130μm，计划继续进行动平衡配重工作。

3　检修过程中发现的主要问题及解决方法

大修中对压气机和透平侧全部动、静叶根部均进行了磁粉和着色探伤检查，透平侧未发现问题，压气机测发现第四级、第六级叶根槽部位有较小的裂纹存在，西门子通过对叶根槽裂纹进行打磨，消除了缺陷。

对#1轴瓦进行解体检查发现下面2块轴瓦磨损严重，需要更换新的瓦块，由于我公司正好储备有轴瓦备件，直接进行了更换工作。经济组启动后，轴瓦运行效果良好。

此次大修中，燃机透平侧由于多个部件因运行中振动磨损严重，无法通过检修进行修复，通过与西门子签订变更订单更换了新的部件。

#1燃机HUB轮毂”L”环更换：发现燃气轮机燃烧室轮毂配合的“L”型环出现振动磨损损坏，无法继续使用，购买新的燃烧室轮毂“L”型环进行替换，确保了轮毂根部密封严。

#1燃机透平阻环磨损更换：在#1燃机A修对转子解体过程中，发现透平端第四级和压气机端第八级、第十级共3个阻尼环和透平端第一级根部的配合部件出现磨损情况，配合公差超过标准要求，无法继续使用。更换了以上部位阻尼环，按照现场测量的尺寸值进行配套加工，确保了燃机转子运行安全。

#1燃机燃烧室轮毂磨损补焊车修加工：发现燃气轮机燃烧室轮毂出口边缘出现磨损，使与L形环配合密封损坏，如果不进行补焊、车修，无法形成良好密封，造成更严重的损坏，使配套的密封环也损坏。将燃烧室轮毂磨损部位进行补焊，然后就地车修处理，达到要求的尺寸配合公差按要求，确保了燃烧室安全运行。

损探伤发现8个燃机一级静叶进气滤网出现有裂纹情况，无法继续使用。全部更换确保一级静叶进气的洁净度，避免了堵塞冷却气孔，防止免燃机热部件过热情况发生。

如燃机转子阻尼环磨损尺寸超标更换，燃烧室轮毂“L”型环和燃烧室外壳“L”型环磨损严重更换，透平侧第三级、第四级静叶叶顶环因振动磨损严重更换新件，还有7个压气机静叶片由于与叶根固定槽磨损严重超标进行了根换工作。以上重要备件的更换，确保了第二个大修期内燃机安全稳定运行。

4　冷热态调试、设备试运、整套启动、燃烧调整

根据检修进度，压气机静叶等转子下部分完成检修后及时回装。转子解体检修完成后立即运回厂内安装，转子吊装完成后进行外缸扣缸工作，然后开始分系统调试。

每个系统具备试运条件后，由发电部通知仪控、机务、电气等专业现场联合检查无缺项后方可开始试运行。

分部试运包含各个子系统，如转动系统、盘车系统、液压油系统、润滑油系统、燃机天然气系统、燃料阀系统、燃机点火系统、放喘放气系统、电加热系统等等，分系统试运顺控完毕后开始整套启动试验。

燃机点火启动后开始燃烧调整。大修后的燃机必须燃烧调整方能达到出力最佳状态，经过燃烧调整修后机组额定出力达到405MW，比大修前出力比高35MW，各项运行安全技术指标达到或超过预期目标。

5　修后性能试验

为了检验燃机、汽轮机、余热锅炉等重大设备大修的效果，必须进行修后性能试验，修后性能试验是为了计算出在燃机大修后燃机、汽轮机、余热锅炉主设备性能、热耗等指标。燃机联合循环的毛出力、热耗等性能参数，修正到保证条件；燃机单循环方式下计算机组联合循环的热力性能。

仪控专业主要负责加装试验所需表计，DCS系统数据收集、SIS系统数据收集，保证天然气压力天然气温度、天然气流量、高压给水流量、汽包水位、主汽温度、主汽流量等主要仪表准确可靠。

参考文献：

[1]《西门子V94.3A型燃机安装调试手册》

[2]《西门子燃机维护手册》